专利名称：内球笼滑套整体锻造近终成形工艺的制作方法
技术领域：
本发明属金属材料近终成形领域，具体涉及一种内球笼滑套整体锻造近终成形工艺。
背景技术：
等速万向节是把两个轴线不重合的轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递运动的机构，是轿车传动系统中的重要部件，其作用是将发动机的动力从变速器(差速器)传递到汽车的驱动轮，满足轿车传动轴外端转角的要求，并将发动机的动力平稳、可靠的传递给车轮，补偿轿车内端悬架的跳动，驱动轿车高速行驶；等速万向节主要由内球笼、外球笼、 半轴组成，内球笼滑套作为内球笼中关键性零件，在传动中起到关节窝的作用，直接决定万向节的摆动角度，每辆轿车至少需要两个内球笼滑套，安装于传动轮的两侧，传统加工方式为机加工工艺，加工效率低，生产周期长，材料浪费严重，因此有必要改进。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构均勻，密度、强度和硬度高，尺寸误差小的内球笼滑套整体锻造近终成形工艺。本发明采用的技术方案内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，由下述步骤组成
1)下料，取圆钢棒料锯切为原料坯；
2)机加工制作坯料，机加工去除原料坯表面氧化皮；
3)抛丸，在钢砂中加入适量棱角砂，充分打毛坯料表面形成凹坑；
4)表面涂层，将坯料加热到220°C-270°C，按照石墨与乳液重量之比1 :20的比例配制石墨乳液，然后将坯料放入石墨乳液中浸泡1分钟后取出；
5)杆部正挤，将坯料加热到800°C_840°C后放入正挤下模内，用上冲头挤压坯料，正向挤压杆部成形为锻坯；
6)筒部镦粗，将保有余温750°C-800°C的正挤后锻坯放入镦粗下模内，采用与镦粗下模外形一致的上冲头挤压锻坯，在下模中预镦筒部外形时，同时控制杆部直径和长度尺寸；
7)筒部反挤，将保有余温700°C-750°C的镦粗后锻坯放入反挤下模内，上模为比成品筒部内腔形状单边大0. 3mm的冲头，锻坯受力后，沿冲头运动的相反方向流料，完全包住冲头，并在反挤下模型腔中展开；
8)球化退火，将筒部反挤后锻坯加热温度至720°C_740°C，保温3-4小时，随炉冷却到小于或等于500°C后出炉空冷，控制退火硬度在70-85HRB ；
9)磷皂化处理，将球化退火后锻坯先放入温度为50-60°C，浓度10-20%的硫酸中酸洗 5-10分钟，清水漂洗1-2分钟；再放入温度为70-80°C，浓度45-55%的磷酸盐溶液中磷化 10-15分钟，清水漂洗1-2分钟；最后放入温度为80-95°C，浓度1. 5-2. 5%的皂化液中皂化 8-10分钟；10)筒部精整成形，将磷皂化处理后的锻坯筒部内腔放入精整冲头上，采用型腔比成品锻坯外形单边缩小0. Imm的上凹模，向下减径挤压筒部外形。上述步骤一，原料坯重量大于成品锻坯重量的10% ；上述步骤二，坯料重量大于成品锻坯重量6%。上述步骤三，钢砂直径为0. 8mm,棱角砂直径为1mm。上述步骤五，用上冲头挤压坯料，正向挤压杆部成形为锻坯时，控制杆部直径和长度尺寸，直径比镦粗后锻坯小0. 2-0. 4mm,长度比镦粗后锻坯短4_6mm。上述步骤六，将筒部外槽形状预镦为单边均勻缩小0. 3mm的形状，在下模中预镦筒部外形，控制杆部直径和长度尺寸，直径比筒部反挤后小0. 2-0. 4mm,长度比筒部反挤后短 l_2mm。上述步骤七，锻坯受力后，沿冲头运动的相反方向流料，完全包住冲头，并在反挤下模型腔中展开，反挤下模型腔比成品锻坯外形单边放大2. 5mm，控制筒部内腔深度大于成品锻坯深度的70%，杆部直径为成品尺寸，长度也为成品尺寸。本发明与现有技术相比的优点
1、内球笼滑套整体锻造近终成形，后续不用机加工成型；
2、温锻模具结构上采用定位导向套，保证内滚道型腔与外槽型腔的同轴度和壁厚差；
3、内滚道反挤冲头修型，便于精整后的内腔成型充足。
具体实施例方式下面描述本发明的一种实施例。整体锻造近终成形的内球笼滑套，由筒形和杆部两部分组成，筒形部分无需后续机械加工，直接锻出外槽和内滚道型腔，杆部通过挤压伸长得到，留有少量的机械加工余量，对比机加工节省一倍以上的材料，效率提高30倍。内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，首先根据三维模拟成型软件模拟冷温锻造加工过程，设计制模和备料，本实施例工艺步骤为1、下料，取圆钢棒料锯切，下料后原料坯重量大于成品锻坯重量的10%；
2、机加工制作坯料，机加工去除原料坯表面氧化皮，并且保证坯料重量大于成品锻坯
重量6% ；
3、抛丸，抛丸的目的是增加坯料表面对涂层剂的吸附能力，可选用直径0.8mm的钢砂中适量加入Imm的棱角砂，充分打毛坯料表面形成凹坑，可在表面涂层时吸附更多的涂层剂；
4、表面涂层，坯料表面吸附涂层剂(水基石墨乳剂MD2)，为坯料在模腔中挤压流动提供良好的润滑，减少流动阻力并保护模具，防止模具拉毛，涂层时可将坯料加热到 2200C -270°C，优选250°C，按照石墨与乳液重量之比1 :20的比例配制石墨乳液，然后将坯料放入石墨乳液中浸泡1分钟后取出；
5、杆部正挤，控制杆部直径和长度尺寸，杆部直径比预镦粗后直径小0.2-0. 4mm，杆部长度比预镦粗后直径短4-6mm，方便将杆部完全放入筒部镦粗模具内，杆部正挤前需要将坯料加热到800°C-84(TC后放入正挤下模内，用上冲头挤压坯料，正向挤压杆部成形为锻坯， 在挤压过程中，随时查看坯料有无拉毛，以便及时修复正挤下模；6、筒部镦粗，须将筒部外槽形状预镦为与筒部反挤一致单边均勻缩小0.3mm的形状， 便于筒部反挤时放料于反挤下模中，将保有余温750°C _800°C的正挤后锻坯放入镦粗下模内，采用与镦粗下模外形一致的上冲头挤压锻坯，在下模中预镦筒部外形，控制杆部直径和长度尺寸，杆部直径比筒部反挤后直径小0. 2-0. 4mm，杆部长度比筒部反挤后长度短 l-2mm,方便将杆部完全放入筒部反挤模具，随时查看锻坯有无拉毛，及时修复预镦粗下模；
7、筒部反挤，将保有余温700°C-750°C的镦粗后锻坯放入反挤下模内，上模为比成品筒部内腔形状单边大0. 3mm的冲头，由于精整锻坯内腔时，在变形不足的地方会产生白斑 (未挤压到的痕迹)，可以在反挤时冲头对应位置修形到成品尺寸，锻坯受力后，沿冲头运动的相反方向流料，完全包住冲头，并在反挤下模型腔中展开，反挤下模型腔比成品外形单边放大2. 5mm，控制筒部内腔深度大于成品深度的70%，杆部直径为成品尺寸，长度也为成品要求的尺寸，随时查看锻坯有无拉毛，及时修复反挤下模或冲头；
8、球化退火，将筒部反挤后锻坯加热温度至720V-7400C，保温3_4小时，随炉冷却到小于或等于500°C后出炉空冷，控制退火硬度70-85HRB ；
9、磷皂化处理，将球化退火后锻坯先放入温度为50-60°C，浓度10-20%的硫酸中酸洗 5-10分钟，清水漂洗1-2分钟；再放入温度为70-80°C，浓度45-55%的磷酸盐溶液中磷化 10-15分钟，清水漂洗1-2分钟；最后放入温度为80-95°C，浓度1. 5-2. 5%的皂化液中皂化 8-10分钟；
10、筒部精整成形，将磷皂化处理后的锻坯筒部内腔放入精整冲头上，采用型腔比成品外形单边缩小0. Imm的上凹模，向下减径挤压筒部外形，筒部拉长到成品要求的尺寸，出模后锻坯外形尺寸刚好反弹到成品要求的尺寸，内腔表面在精整冲头上延伸摩擦，由于精整冲头的粗糙度经过抛光，粗糙度非常好小于RaO. 05，可以挤压出粗糙度小于RaO. 8的光滑内腔，随时查看锻坯有无拉毛，及时修复冲头及减径上凹模。实施过程中具体采取的措施有
1、为防止内腔与外形产生同轴度和壁厚差误差，筒部反挤时，冲头上部加工出和下模型腔一致的导向部分，保证先导向后挤压，确保内外型腔同轴度及壁厚差；
2、反挤冲头为比成品筒部内腔形状单边大0.3mm的冲头，由于筒部精整锻坯内腔在变形不足的地方会产生白斑(未挤压到的痕迹)，实际加工时，冲头在内滚道中间靠近内柱面位置修形到成品尺寸；
3、筒部精整特制弹性三爪式托料装置，方便精整后锻坯退料。产品技术参数
材料选用一般为20CrMnTi、20CrMnTiH、40Cr、55#、CF53等优质合金碳素钢； 杆部硬度为160-240HB ； 筒部硬度达到180-260HB ； 内部组织致密，晶粒度6级以上； 金属流线沿轴线连续对称分布。内滚道等分度误差士3° 粗糙度< RaO. 8
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
权利要求
1.内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，其特征在于由下述步骤组成1)下料，取圆钢棒料锯切为原料坯；2)机加工制作坯料，机加工去除原料坯表面氧化皮；3)抛丸，在钢砂中加入适量棱角砂，充分打毛坯料表面形成凹坑；4)表面涂层，将坯料加热到220°C-270°C，按照石墨与乳液重量之比1 :20的比例配制石墨乳液，然后将坯料放入石墨乳液中浸泡1分钟后取出；5)杆部正挤，将坯料加热到800°C_840°C后放入正挤下模内，用上冲头挤压坯料，正向挤压杆部成形为锻坯；6)筒部镦粗，将保有余温750°C-800°C的正挤后锻坯放入镦粗下模内，采用与镦粗下模外形一致的上冲头挤压锻坯，在下模中预镦筒部外形时，同时控制杆部直径和长度尺寸；7)筒部反挤，将保有余温700°C-750°C的镦粗后锻坯放入反挤下模内，上模为比成品筒部内腔形状单边大0. 3mm的冲头，锻坯受力后，沿冲头运动的相反方向流料，完全包住冲头，并在反挤下模型腔中展开；8)球化退火，将筒部反挤后锻坯加热温度至720V_740°C，保温3_4小时，随炉冷却到小于或等于500°C后出炉空冷，控制退火硬度在70-85HRB ；9)磷皂化处理，将球化退火后锻坯先放入温度为50-60°C，浓度10-20%的硫酸中酸洗 5-10分钟，清水漂洗1-2分钟；再放入温度为70-80°C，浓度45-55%的磷酸盐溶液中磷化 10-15分钟，清水漂洗1-2分钟；最后放入温度为80-95°C，浓度1. 5-2. 5%的皂化液中皂化 8-10分钟；10)筒部精整成形，将磷皂化处理后的锻坯筒部内腔放入精整冲头上，采用型腔比成品锻坯外形单边缩小0. Imm的上凹模，向下减径挤压筒部外形。
2.根据权利要求1所述的内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，其特征在于上述步骤一，原料坯重量大于成品锻坯重量的10% ；上述步骤二，坯料重量大于成品锻坯重量6%。
3.根据权利要求1所述的内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，其特征在于上述步骤三，钢砂直径为0. 8mm，棱角砂直径为1mm。
4.根据权利要求1所述的内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，其特征在于上述步骤五，用上冲头挤压坯料，正向挤压杆部成形为锻坯时，控制杆部直径和长度尺寸，直径比镦粗后锻坯小0. 2-0. 4mm,长度比镦粗后锻坯短4_6mm。
5.根据权利要求1所述的内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，其特征在于上述步骤六，将筒部外槽形状预镦为单边均勻缩小0. 3mm的形状，在下模中预镦筒部外形，控制杆部直径和长度尺寸，直径比筒部反挤后小0. 2-0. 4mm,长度比筒部反挤后短l_2mm。
6.根据权利要求1所述的内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，其特征在于上述步骤七，锻坯受力后，沿冲头运动的相反方向流料，完全包住冲头，并在反挤下模型腔中展开，反挤下模型腔比成品锻坯外形单边放大2. 5mm，控制筒部内腔深度大于成品锻坯深度的70%， 杆部直径为成品尺寸，长度也为成品尺寸。
全文摘要
提供一种内球笼滑套整体锻造近终成形工艺，包括下述步骤下料-机加工制作坯料-抛丸-表面涂层-杆部正挤-筒部镦粗-筒部反挤-球化退火-磷皂化处理-筒部精整成形，采用此工艺制作的内球笼滑套，结构均匀，密度、强度和硬度高，尺寸误差小，毋需后续机械加工，加工效率高，生产周期短，节约材料，具有很高的实用价值。
文档编号B21J5/02GK102248101SQ201110160359
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者聂相宜, 胡跃飞, 陈雪锋, 高俊 申请人:江苏创一精锻有限公司